4. Écoulements en conduites et à surface libre
Les problèmes d'écoulements en conduites se posent dans de nombreuses activités industrielles (distribution d'eau, usines hydro-électriques, irrigation, pipe-lines, etc.).
Pour transporter un débit Q sur une certaine distance, il faut déterminer les caractéristiques de la conduite par un calcul économique tenant compte de sa résistance mécanique, de la pression du fluide et des pertes de charge linéairement réparties ou localisées.
Les pertes de charges linéairement réparties se calculent (dans le cas des conduites circulaires rectilignes) à l'aide de la formule dite universelle :
Le coefficient de perte de charge peut être calculé à l'aide de formules empiriques ou déterminé à l'aide du diagramme de Moody.
Les écoulements en canal ou en rivière sont à surface libre. La force motrice de ces écoulements est la pesanteur. Selon leurs caractéristiques, on distingue les écoulements uniformes, graduellement variés et rapidement variés.
– Les écoulements uniformes. Les caractéristiques de l'écoulement (tirant d'eau, section mouillée, périmètre mouillé, etc.) ne varient pas d'une section à l'autre. La surface libre a même pente i que le fond. La perte de charge H sur un parcours L est H = Li.
Le débit se calcule par des formules empiriques telles que la formule de Chezy V = C √RHi ou la formule de Strickler V = K RH2/3i1/2 (dans chacune de ces formules, V désigne la vitesse moyenne de l'écoulement en m/s, RH le rayon hydraulique – c'est-à-dire le quotient de la su […]
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